Раздел, неустойчивость поверхностей

П. Устойчивость плоскости раздела. Неустойчивость поверхностей разрыва скорости отмечалась в гл. I, п. 7 как основная причина того, что теория, развитая в гл. II—X, не может быть применена к реальным следам. Дадим теперь первую количественную теорию этой неустойчивости см, также гл. XV, п. 10—12. [c.322]

Внезапное расширение трубопровода. Рассмотрим случай, который часто встречается на практике, когда трубопровод внезапно расширяется от диаметра ii до диаметра 2 (рис. 4.36). Как показывают наблюдения, поток, выходящий из узкой трубы, не сразу заполняет все поперечное сечение широкой трубы жидкость в месте расширения отрывается от стенок и дальше движется в виде струи, отделенной от остальной жидкости поверхностью раздела. Поверхность раздела неустойчива, на ней возникают вихри, в результате чего транзитная струя перемешивается с окружающей жидкостью. Струя постепенно расширяется пока, наконец, на некотором расстоянии от начала расширения не заполняет все сечение широкой трубы. [c.200]

Новые зерна, образовавшиеся при первичной рекристаллизации, неустойчивы. Поверхность зерна металла, так же как поверхность жидкости, обладает избыточной поверхностной энергией. При уменьшении площади раздела зерен уменьшается их свободная поверхностная энергия. Чем крупнее зерна, тем меньше общая поверхность их раздела. Поэтому зерна рекристаллизованного металла начинают расти одни за счет других. Средний размер зерен увеличивается. Этот процесс называется собирательной рекристаллизацией. [c.32]

Неустойчивость поверхности раздела двух деформируемых сред и, как частный случай, неустойчивость свободной поверхности деформируемой среды — предмет давно начавшихся и многочисленных исследований. [c.204]

Существование решения, отвечающего сохранению формы частицы, еще не означает, что граница раздела будет устойчивой к различного рода возмущениям. Так, в тех случаях, когда какой-либо участок поверхности раздела выдвигается вперед и обгоняет соседние участки в росте, необходимо учитывать возможность того, что эта флуктуация будет возрастать, а не исчезать. В некоторых отношениях подобная ситуация очень сходна со случаем неустойчивой поверхности раздела между жидкой -и твердой фазами в момент начала дендритного роста. Проблема устойчивости поверхности раздела при превращениях в твердом состоянии очень сложна, однако Хэм показал, что неустойчивость формы не может быть результатом только условий диффузии. [c.260]

Вблизи минимального радиуса происходит резкое замедление течения внутрь пузырька, т. е. происходит ускорение в направлении более плотной жидкости. Это, очевидно, делает сферическую поверхность раздела неустойчивой по Тейлору, — обстоятельство, которое очень ослабляет последовательные пульсации пузырька. [c.108]

Если верхняя жидкость течет со скоростью Шх относительно нижней, то теория показывает, что возникающие волны устойчивы только в том случае, если их длина достаточно велика. Короткие же волны, подобно тому, как это было показано в 7 для движения двух потоков жидкости вдоль поверхности раздела, неустойчивы, что приводит к перемешиванию обеих жидкостей в промежуточной зоне это перемешивание восстанавливает устойчивость течения. При увеличении скорости 71 граница между неустойчивостью и устойчивостью перемещается в сторону волн с большей длиной. Волны такого рода могут возникать также в атмосфере на границе двух слоев воздуха разной плотности, движущихся относительно друг друга иногда эти волны делаются видимыми благодаря образованию так называемых волнистых облаков. [c.134]

Неустойчивость поверхностей разрыва, или раздела. Причина того, чта действительные поверхности раздела, поскольку они вообще могут наблюдаться, имеют формы, значительно отличающиеся от теоретических, лежит в том, что поверхности раздела неустойчивы. Как бы ни были малы возмущения течения, всегда происходящие в действительности, с течением времеии они становятся больше и вскоре полностью изменяют форму поверхности раздела. Для количественного выяснения- происходящих при этом явлений поступают так же, как и при исследовании движения водяных волн. Если, прибегнуть к комплексному представле- [c.194]

Как было показано выше, неустойчивость поверхности раздела и влияние окружающей среды связаны с поведением пузырька при его повторном образовании. Этот вопрос рассматривается в следующем разделе. [c.174]

В предыдущем разделе отмечалось, что с повторным возникновением и ростом каверны связана форма ее поверхности. Обращаясь вновь к кинограммам, представленным на фиг. 4.1 и 4.18, мы видим, что поверхность исходной каверны кажется прозрачной и гладкой, в то время как повторно образующиеся каверны имеют неправильную форму и шероховатую поверхность. Некоторые экспериментаторы высказывали предположение, что при повторном образовании получается не одна каверна, а конгломерат мелких пузырьков. Если считать, что схлопывание каверны происходит симметрично, а ее повторный рост является результатом высвобождения энергии, затраченной на сжатие жидкости в конце периода схлопывания, то трудно объяснить образование множества каверн. При накоплении энергии должна образоваться симметричная Й уктура с очень высоким давлением в центре, а при освобождении энергии должна появиться одна каверна. Более вероятно, что шероховатость поверхности каверны объясняется неустойчивостью поверхности раздела. [c.176]

Поверхность раздела, неустойчивость 170—174 [c.672]

В конце п. 11 мы обнаружили, что линеаризированная задача неустойчивости поверхности раздела некорректна, если не учитывается поверхностное натяжение, в обоих случаях неустойчивости, как по Гельмгольцу, так и по Тэйлору. Остается открытым интересный вопрос позволяет ли точная нелинейная теория корректно поставить краевую задачу. [c.325]

Таким образом, длинноволновая неустойчивость определяется скоростью вибраций аш и при заданной скорости не зависит от частоты. В частности, такой же порог будет в пределе низких частот, когда мы фактически имеем дело с неустойчивостью поверхности раздела двух жидкостей, движущихся с постоянной скоростью. Это обстоятельство и дает нам основание связывать основную зону неустойчивости с неустойчивостью Кельвина—Гельмгольца. [c.52]

Как отмечалось выше, в тонких слоях неустойчивость поверхности раздела носит длинноволновый характер. В этих условиях можно ожидать существования локализованных стационарных нелинейных состояний, в которых большая часть поверхности раздела остается практически плоской, а заметное отклонение от горизонтали имеет [c.123]

В качестве примера на рис. 4.3.1-4.3.3 приведены определяемые формулой (4.3.13) нейтральные кривые В к) для р = 0,8 и различных значений Я (1,3 1,5 1,6 соответственно). При В = О цилиндрическая поверхность раздела неустойчива по отношению к длинноволновым возмуш,ениям с А < 1. Вибрации подавляют длинноволновые возму- [c.184]

Поверхностные явления могут играть решающую роль в обеспечении устойчивости (неустойчивости) поверхностей раздела. [c.429]

Факторы, ограничивающие теплопередающую способность вращающейся тепловой трубы. Факторы, ограничивающие теплопередающую способность тепловой трубы, будут следующими достижение скорости звука, неустойчивость границы раздела жидкость — пар, кипение в испарителе и ограничение по конденсации (а также наличие неконденсирующихся газов). Ограничение по скорости звука и влияние неконденсирующегося газа такие же, как и в обычной тепловой трубе с капиллярной структурой. Неустойчивость поверхности раздела (унос) появляется в том случае, когда касательные напряжения, связанные с противоточным движением потоков пара и жидкости, окажутся достаточными для срыва капель и переноса их в конденсатор. Радиальные центробежные силы играют очень [c.175]

Рост неустойчивости поверхности раздела можно определять непосредственно, пока амплитуда возмущения мала, т. е. пока можно использовать линеаризованные уравнения гидродинамики. Под амплитудой здесь понимается а (/), если смещение поверхности раздела представлено в виде [c.164]

Эти эффекты представляют собой частный случай проявления неустойчивости поверхности раздела сред с различной плотностью, так называемой неустойчивости Рэлея — Тэйлора. Ярким примером такой неустойчивости служит неустойчивость границы раздела ртути и воды в случае, когда ртуть находится сверху. [c.153]

Однако определить скачок температуры горячей поверхности стенки при переходе на паровой режим пористого испарительного охлаждения из этого уравнения мы не можем. Вместе с тем, можно сделать предположение о неустойчивости границы раздела пар-жидкость. Действительно, при достижении критического расхода охладителя Скр определяемого уравнением (6.48), поверхность раздела фаз будет точно находиться на внешней поверхности стенки. Предположим, что под действием малых возмущений граница раздела сместилась внутрь стенки на величину dZ. К поверхности раздела (6 -dZ) подходит охладитель с расходом С р. При данном давлении подачи и>за повьпиения сопротивления то же количество пара не может пройти через поверхность стенки 5, в результате чего в объеме dZ происходит прирост массы во времени. В этом случае граница раздела перемещается на внутреннюю поверхность стенки. Одновременно с перемещением поверхности раздела возрастает давление подачи, в результате чего жидкая пленка вновь появляется на внешней границе раздела. Этим можно объяснить наличие скачка температуры при критическом расходе охладителя. Полагая в уравнении Г6.55) Z = 1 и / =0, получим максимальное значение температуры на [c.158]

Как известно, движение будет неустойчиво, если окажется нарастающей функцией т или х. Сформулируем прежде всего условия на поверхности раздела, которым должна удовлетворять величина [c.471]

Так как число Рейнольдса пропорционально отношению инерционной силы к силе вязкости, нахождение условий, определяющих границы устойчивости, должно производиться с учетом вязких свойств жидкости. Однако первое представление о механизме возникновения неустойчивости в прямолинейном потоке можно получить с помощью схемы движения поверхности раздела двух слоев идеальной жидкости. [c.360]

Отметим еще один принципиальный момент. Интеграл основного уравнения дает форму равновесной поверхности раздела фаз. Однако не все решения на самом деле можно наблюдать на практике. Меж-фазная поверхность должна не только удовлетворять условиям гидростатического равновесия, но еще и быть устойчивой, по крайней мере, к малым отклонениям формы от равновесного состояния. Это значит, что если произошло исчезающе малое отклонение формы от равновесной, система обязана вернуться в исходное состояние. Тогда такая форма устойчива (в малом). Если же, напротив, какое-либо незначительное отклонение вызывает дальнейшее прогрессирующее изменение формы, то система абсолютно неустойчива. На практике могут существовать лишь устойчивые равновесные состояния. Аналитическое исследование устойчивости равновесных форм поверхности раздела представляет собой достаточно трудную задачу. [c.92]

Кривая 2 на рис. 2.29 проведена через те точки кривых, где касательные к ним вертикальны. Она определяет границу максимальных участков устойчивости свободной поверхности жидкости в круглых контейнерах (рис. 2.20, а). Точки равновесных линий, совпадающие с кривой 2, соответствуют краевым углам 0 = 0 или л. Таким образом, видно, что максимальные участки устойчивости равновесных осесимметричных поверхностей раздела фаз различны для различных конкретных задач. В частности, участки кривых между штриховыми линиями 7 и 2 на рис. 2.29 соответствуют устойчивым (физически реальным) формам свободной поверхности для капель и пузырьков, но являются физически нереальными (неустойчивыми) ветвями кривых, выражающих форму свободной поверхности жидкости в контейнере. [c.115]

При рассмотрении волновых движений главной задачей анализа является ответ на вопрос о развитии возмущений поверхности раздела во времени. Если первоначально наложенное на поверхность возмущение не будет нарастать во времени, то граница раздела фаз устойчива. Если же амплитуда волн, вызванных некоторым произвольным возмущающим воздействием, будет неограниченно нарастать во времени, то система неустойчива. Очевидно, что вопрос об устойчивости границы раздела фаз имеет очень много приложений к различным техническим задачам. [c.128]

Поверхность раздела неустойчива, на ней возни-каютзихд , в результате -чегО анзитная струя перемешивается с окружающей [c.203]

Кажущиеся взаимодействия тел, движущихся в беспредельной жидкости. Аналогия между скоростями точек жидкой массы, движущейся с потенциалом скоростей, и силами действия на единицу магнитной массы, магнитными массами и токами, расположенными на граничной поверхности. Теорема о гидродинамическом давлении на элемент поверхности движущегося тела (в обобщенном виде). Задача о кажущемся взаимодействии двух колец, погруженных в жидкую массу, движущуюся с многозначным потенциалом. Задача Бьеркнеса о взаимодействии двух пульсирующих шаров. Кажущиеся взаимодействия двух быстро движущихся шаров. Кчияние стенок и свободной поверхности на движущиеся тела, объяснение рикошета. Неустойчивость поверхности раздела. [c.323]

Неустойчивость поверхности струи, имеющей относительно воздуха больщую скорость, объясняется соверщенно так же, как неустойчивость поверхности раздела ( 7 гл. II). [c.432]

Причина такого большого несовпадения обоих коэфициентов сопротивления объясняется тем, что в действительной жидкости слои ее, составляющие поверхности раздела, неустойчивы и очень быстро превращаются в отдельные вихри. Поэтому обтекание г1ластинки в том виде, в каком оно показано на фиг. 119, не может долго продолжаться. Позади пластинки возникает значительное понижение давления, благодаря чему сопротивление пластинки значительно увеличивается. Вследствие отрывания поверхностей раздела спектр линий тока позади [c.165]

В этом параграфе рассмотрен еще один пример воздействия нелинейно-поляризованных поступательных вибраций на поверхность раздела жидкостей, а именно случай поляризованных по кругу вибраций и цилиндрической поверхности раздела. Эта задача интересна тем, что, в отличие от рассмотренной в 4.1 и 4.2 неустойчивости плоской границы раздела, здесь имеется неустойчивость и в отсутствие вибраций. Это известная капиллярная монотонная неустойчивость поверхности раздела относительно осесимметричных возмущений [9]. А priory не ясно, каким должно быть действие вибраций в обсуждаемой ситуации. Как будут показано в настоящем параграфе, это действие носит двоякий характер. Наряду с вибрационной неустойчивостью, аналогичной рассмотренной в 4.1 и 4.2, может наблюдаться подавление капиллярной неустойчивости. Более того, имеется область параметров, в которой состояние с цилиндрической границей раздела устойчиво относительно малых возмущений, т. е. вибрации способны предотвратить разрушение жидкого столба и разбиение его на капли. Изложение настоящего параграфа основано на работе [10. [c.180]

H. Зубр проанализировал механизм отвода пара от горизонтальной поверхности в большом объеме, опираясь на теорию неустойчивости поверхности раздела, развитую Тейлором, и результаты экспериментальной нроверки. Пренебрегая вязкостью и скоростью движения пара и жидкости, он рассмотрел уравне-1ше колебаний границы раздела фаз [c.288]

Возвращаясь снова к формулам из табл. 6.1, отметим, что для некоторых из них приводится диапазон значений, внутри которого может заключаться эмпирическая константа К. Эта неопределенность в значении К не обязательно обусловлена погрешностью экаперимента. Теоретический анализ, проведенный Зубером [3], показал, что. имеется целый спектр длин волн, любая из которых может привести, к неустойчивости поверхности раздела жидкость— пар в двухфазном пограничном слое и возникновению кризиса [c.174]

Такой ход силы сопротивления не может, однако, продолжаться до сколь угодно больших чисел Рейнольдса. Дело в том, что при достаточно больших R ламинарный пограничный слой (на поверхности тела до линии отрыва) делается неустойчивым и турбулизуется. При этом турбулизуется не весь пограничный слой, а лишь некоторая его часть. Вся поверхность тела может быть разделена, таким образом, на три части на передней имеется ламинарный пограничный слой, затем идет область турбулентного слоя и, наконец, область за линией отрыва. [c.255]

Линейная теория не дает ответа на вопрос о временном развитии неустойчивости Тейлора. Опытные наблюдения показывают, что начальная стадия развития тейлоровской неустойчивости хорошо предсказывается линейной теорией. На поверхности раздела фаз возникает синусоидальное очертание с длиной волны Л , т. е. [c.145]

Задача исследования, которая в общей постановке обсуждалась в 3.1, сводится к нахождению взаимосвязи (пик. Функция со = со (А ) позволяет установить характер волнового движения и условия гидродинамической неустойчивости. Именно, если при любых волновых числах к величина со вещественна, то на границе существуют волновые движения, которые не растут (и не затухают) во времени. Если же в какой-то области чисел к величина со становится комплексной вида со = Oyj + /со,, где O/j и со, — вещественная и мнимая части, то поверхность раздела будет прогрессивно во времени отклоняться от начального состояния. Гидродинамическая неустойчивость в системе, обладающей относительным движением фаз, называется неустойчивостью Гельмгольца (или, согласно [30], Кельвина—Г ельмгольца). [c.147]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...